Java类加载机制（三）

类加载器

虚拟机设计团队把类加载阶段中的：通过一个类的全限定名来获取描述此类的二进制字节流，这个动作放到Java虚拟机外部去实现，以便让应用程序自己决定如何获取所需要的类。实现这个动作的代码模块称为“类加载器”。

类加载器可以说是Java语言的一项创新，也是Java语言流行的重要原因之一，它最初是为了满足Java Applet的需求而开发出来的。虽然现在Java Applet技术基本上已经死掉了，但类加载器却在类层次划分、OSGI、热部署、代码加密等领域大放异彩，成为了Java技术体系中一块重要基石，真是失之桑榆，收之东隅！

类与类加载器

类加载器虽然只用于实现类的加载动作，但他在Java程序中起到的作用却远远不限于类加载阶段。对于任何一个类，都需要由加载它的类加载器和这个类本身一同确立其在Java虚拟机中的唯一性，每一个类加载器，都拥有一个独立的类名称空间。这句话可以表达的更通俗一些：比较两个类是否相等，只有在这两个类是由同一个类加载器加载的前提下才有意义，否则，即使这两个类来源于同一个class文件，被同一个虚拟机加载，这要加载他们的类加载器不同，那这两个类就必定不相等。

这里所指的相等，包括代表类的Class对象的equals方法，inInstance方法，isAssignableFrom方法的返回结果，也包括使用instanceof关键字做对象所属关系判定等情况。如果没有注意到类加载器的影响，在某些情况下可能会产生具有迷惑性的结果。

public class ClassLoaderTest {
   public static void main(String[] args) throws Exception {
      ClassLoader myLoader = new ClassLoader() {
         @Override
         public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {
            try{
               String fileName = name.substring(name.lastIndexOf(".")+1)+".class";
               InputStream is = getClass().getResourceAsStream(fileName);
               if(is == null){
                  return super.loadClass(name);
               }
               byte[] b = new byte[is.available()];
               is.read(b);
               return defineClass(name,b,0,b.length);
            }catch (Exception e){
               throw new ClassNotFoundException(name);
            }
         }
      };
      Object obj = myLoader.loadClass("com.bzy.sf.ClassLoaderTest").newInstance();
      System.out.println(obj.getClass());
      System.out.println(obj instanceof com.bzy.sf.DeadLoopClass);
   }
}

上面代码构造了一个简单的类加载器，它可以加载与自己同一路径下的class文件。我们使用这个类加载器去加载了一个类，并实例化这个类的对象，从结果中发现，这个对象不是DeadLoopClass的实例，虚拟机中存在了两个classLoaderTest类，一个是由系统应用程序类加载器加载的，另外一个是由我们自定义的类加载器加载的，虽然都来自同一个class文件，但依然是两个独立的类，做对象所属类型检查时结果自然是false。

双亲委派模式

从java虚拟机角度来讲，只存在两种不同的类加载器：一种是启动类加载器（Bootstrap classLoader），这个类加载器使用C++语言实现，是虚拟机自身一部分；另一种就是所有其他的类加载器，这些类加载器都由Java语言实现，独立于虚拟机外部，并且全部继承自抽象类java.lang.ClassLoader。

从Java开发人员角度来看，类加载器还可以划分得更细致一些，绝大多数Java程序员都会使用到以下3种系统提供的类加载器。

启动类加载器：这个类加载器负责将存放在java_home/lib目录中的，或者被-Xbootclasspath参数所指定的路径中的，并且是虚拟机识别的（仅按照名字识别，如rt.jar，名字不符合的类库即使放在lib目录中也不会被加载）类库加载到虚拟机内存中。启动类加载器无法被Java程序直接引用，用户在编写自定义类加载器时，如果需要把加载请求委派给引导类加载器，那直接只用null即可。

扩展类加载器（Extension ClassLoader）：这个加载器由sun.misc.Lanuncher实现，他负责加载java_home\lib\ext目录中的，或者被java.ext.dirs系统变量所指定的路径中的所有类库，开发者可以直接使用扩展类加载。

应用程序类加载器：这个类由sun.misc.Laucher$App-ClassLoader实现。由于这个类加载器是classLoader中的getSystemClassLoader()方法的返回值，所以一般也称它为系统类加载器。它负责加载用户类路径上所指定的类库，开发者可以直接使用这个类加载器，如果应用程序中没有自定义过自己的类加载器，一般情况下这个就是程序中默认的类加载器。

我们的应用程序都是由这3中类加载器互相配合进行加载的，如果有必要，还可以加入自定义类加载器。这些类加载器之间的关系一般是：，图片中展示的类加载器之间的这种层次关系，称为类加载器的双亲委派模型。双亲委派模型处理顶层的启动类加载器外，其余的类加载器都应有自己的父类加载器。这里类加载器之间的父子关系一般不会以继承的关系来实现，而是都使用组合关系来复用父加载器的代码。

类的双亲委派模型并不是一个强制性的约束模型，而是Java设计者推荐给开发者的一种类加载器实现方式。

双亲委派模型的工作过程是：如果一个类加载器收到了类加载的请求，它首先不会自己去尝试加载这个类，而是把这个请求委派给父类加载器去完成，每一个层次的类加载器都是如此，因此所有的加载请求最终都会传送到顶层的启动类加载器中，只有当父加载器反馈自己无法完成这个加载请求（它的搜索范围中没有找到所需的类）时，子加载器才会尝试自己去加载。

使用双亲委派模型来组织类加载器之间的关系，有一个显而易见的好处就是Java类随着它的类加载器一起具备了一种带有优先级的层次关系。例如类java.lang.Object，它存放在rt.jar中，无论哪个类加载器要加载这个类，最终都是委派给处于模型最顶端的启动类加载器进行加载，一次Object类在程序的各种类加载器环境中都是同一个类。相反，如果没有使用双亲委派模型，由各个类加载器自行去加载的话，如果用户自己编写了一个称为java.lang.Object的类，并放在程序的classpath中，那系统会出现多个不同的Object类，Java类型体系中最基础的行为也就无法保证，应用程序也将一片混乱。
双亲委派模型对于保证Java程序的稳定运作很重要，但它的实现却非常简单，实现双亲委派的代码都集中在Java.lang.ClassLoader的loadClass方法中，如下图，逻辑清晰易懂：先检查是否被加载过，若没有加载则调用父加载器的loadclass方法，若父加载器为空则默认使用启动类加载器作为父加载器，如果父类加载失败，抛出异常，再调用自己的findclass方法进行加载。